Genômica populacional de Bremia lactucae e variação fenotípica para resistência em alface no Brasil.

Abstract

O míldio da alface é uma das doenças mais devastadoras da cultura da alface e é causada pelo oomiceto Bremia lactucae Regel, cuja alta variabilidade genética é estudada em todo o mundo. Seu controle envolve o manejo entre cultivares resistentes, aplicações de fungicidas e práticas culturais. No entanto, as cultivares disponíveis no Brasil são desenvolvidas por empresas estrangeiras, as quais se baseiam em fatores de virulência do patógeno predominantes em países da Europa e Estados Unidos. No Brasil, mais de 600 isolados já foram fenotipados desde o início dos monitoramentos, em 2003, porém, carece de estudos genético-moleculares para melhor compreensão das raças e fatores de virulência intrínsecos ao patógeno, assim como sua dinâmica populacional. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a resistência de cultivares de alface aos principais genótipos de B. lactucae coletados no Brasil e caracterizar molecularmente populações brasileiras do míldio em relação a populações de outros países. Ao todo, 49 cultivares de alface foram avaliadas para cinco genótipos de virulência de B. lactucae coletados nos estados de São Paulo e Rio Grande do Sul por meio da média de esporulação (PE) e latência (IL) dos patógenos. Apenas 20 cultivares foram resistentes ao fenótipo de virulência RS04, o qual apresentou os maiores índices de PE e IL e esporulou em cultivares de todos os grupos. As cultivares foram parcialmente resistentes às raças de B. lactucae de SP, porém pouco adaptadas aos fenótipos de virulência do RS. SPBl:01 gerou a resposta mais variável entre os grupos de alface e as crespas são as mais eficientes no controle do míldio. Por meio de marcadores moleculares SNP, analisou-se 14 isolados brasileiros de B. lactucae, relacionando-os com outros 40 isolados coletados na Europa e Estados Unidos. A árvores filogenéticas e análise agrupamento permitiram caracterizar as populações em três clusters distintos, brasileiro, europeu e norte-americano. As populações brasileiras de B. lactucae foram geneticamente mais relacionadas com as populações europeias do que as norte-americanas, sendo os isolados de SP os mais proximamente relacionados. A maior parte da diversidade genotípica foi entre isolados de mesmo local, apesar das diferenças geográficas entre as populações. Por meio do índice de associação, infere-se que as populações brasileiras de míldio apresentam reprodução predominante assexuada e, consequentemente clonal. Conclui-se que as empresas produtoras de sementes devem considerar os monitoramentos de raças brasileiras de B. lactucae no desenvolvimento de cultivares, assim como o sequenciamento de mais isolados brasileiros, de maneira a aprimorar o entendimento acerca da complexa estrutura genética e dinâmica populacional do patógeno.

Lettuce downy mildew is one of the most devastating diseases of the lettuce crop and is caused by the oomycete Bremia lactucae Regel, whose high genetic variability is studied worldwide. Its control involves management of resistant cultivars combined, fungicide applications and cultural practices. However, the cultivars available in Brazil are developed by foreign companies, which base their breeding on pathogen virulence patterns prevalent in European countries and the United States. In Brazil, more than 600 isolates have been phenotyped since the beginning of monitoring in 2003, however, there is a lack of genetic and molecular studies to improve the knowledge about the races and virulence factors inherent to the pathogen, as well as their population dynamics. Thus, this study aimed to evaluate the resistance of lettuce cultivars to B. lactucae genotypes collected in Brazil, as well as to characterize molecularly Brazilian downy mildew populations and relate them to populations from other locations. A total of 49 lettuce cultivars was tested to five B. lactucae virulence phenotypes collected in São Paulo (SP) and Rio Grande do Sul (RS) states by the mean of pathogen’s sporulation (PE) and latency (IL). Only 20 cultivars were resistant to the RS04 virulence phenotype, which had the highest of PE and IL in all types of lettuce. The cultivars were partially resistant to B. lactucae strains from SP, but less adapted to RS virulence phenotypes. SPBl:01 had the most variable response in all lettuce types and the loose-leaf ones are the most efficient in controlling the downy mildew. The SNP molecular marker was used to analyze 14 Brazilian isolates of B. lactucae and relate them to another 40 isolates from Europe and United States. Phylogenetic trees and cluster analysis allowed to characterize populations in three distinct clusters, Brazilian, European and North American. Brazilian B. lactucae populations were more genetically related to European populations than North American ones, whose SP isolates are the closest related to Europeans. Most genotypic diversity was between isolates from the same location, although there are geographical differences among the populations. By the association index was possible to infer that Brazilian populations that the asexual reproduction are predominant and therefore clonal characteristics. Then, it’s conclusive that seed companies should consider Brazilian particular strains from monitoring in their breeding programs, as well more isolates from Brazil must be sequenced to improve the understanding of the complex genetic structure of the pathogen and its population dynamics.